Silikon karberi sanoat shkalasida qanday ishlab chiqiladi?

Tarkib menyusi

● Silikon karbid asoslari

● Sanoat ishlab chiqarish usullari

>> 1. Acheson jarayoni

>> 2. Jismoniy bug 'tashish (PVT)

>> 3. Kimyoviy bug 'tushirilishi (CVD)

● Silikon karbididagi zamonaviy innovatsiyalar

>> AI-duruktiv jarayoni optimallashtirish

>> Katta pechning texnologiyasi

>> Qayta ishlash va barqarorlik

● Massa ishlab chiqarilgan kremniy karbinining arizalari

● Sanoat-ko'lamli ishlab chiqarishda muammolar

● Kelajakdagi tendentsiyalar

● Xulosa

● TSS

>> 1. Nega kremniy karberi elektr energiyasini kremniydan afzal ko'radi?

>> 2. Pvt-dan foydalanib, bitta Sik kristalini o'stirish uchun qancha vaqt ketadi?

>> 3

>> 4. Silikon karbin qayta ishlanishi mumkinmi?

>> 5. Yarimo'tkazgichlarda asrab olish uchun asosiy to'siq nima?

Silikon karberi (SIC) ekstremal chidamlilik, issiqlik barqarorligi va elektr samaradorligini va elektr samaradorligini talab qiladigan sohalar uchun asosiy moddalarga aylandi. Uning ommaviy ishlab chiqarish rivojlangan sanoat jarayonlari, yuqori haroratli sintez, aniq muhandislik va kesma avtomatlashtirishni birlashtiradi. Ushbu maqolada metodologiyalar, muammolar va innovatsion haydovchiliklarni o'rganadi Silikon Carbide Ommaviy ishlab chiqarish, energiya, mudofaa va rivojlangan ishlab chiqarish kabi sohalarda uning muhim rolini tushunishga imkon beradi.

Silikon karbid asoslari

Silikon karberi - bu kremniy va uglerodning o'ziga xosligi tanilgan (9.5 chog '), issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi (120-490 Vt) va kimyoviy inerstrizatsiya. Tabiiy-shubhasiz Moissanitdan farqli o'laroq, sanoat SICK ishlab chiqaradi, tozalik va tarkibiy talablarga javob berish uchun sun'iy ravishda ishlab chiqariladi.

Sanoat ishlab chiqarish usullari

1. Acheson jarayoni

1891 yilda Edvard Acheson tomonidan ishlab chiqilgan, bu usul ommaviy SIKK sintezi uchun eng keng tarqalgan bo'lib qoladi.

Zinapoyalar:

1. Xom ashyo tayyorlash: yuqori toza kremniy qum (SiO₂) va neft koksi (c) 1: 3 nisbatda aralashtiriladi.

2

3. Reaktsiya bosqich: 2500 ° C dan oshadigan harorat reaktsiyaga:

SiO ₂+ 3C → Sic + 2co

4

5

Afzalliklari:

- keng ko'lamli ishlab chiqarish uchun iqtisodiy xarajatlar.

- abraziv va metallurgiya uchun mos keladigan.

Cheklovlar:

- energiya intensiv (har bir tonnagacha 12 mln gacha).

- temir va alyuminiy kabi qoldiq aralashmalar tufayli (95-98%) cheklangan tozitsiya.

2. Jismoniy bug 'tashish (PVT)

Pvt Elektronika uchun bitta billur SIC Wafers ishlab chiqarishni boshqaradi.

Zinapoyalar:

1. Sublimatsiya: SICK kukuni vakuumda ~ 2,400 ° C gacha qiziydi, Si, Sick va Sict₂ gazlariga bug'lanadi.

2. Kristal o'sishi: bug'lar bitta kristalli kristalli kristalli kristalli kristalli kristalda kondensatsiyalanadi.

3

Afzalliklari:

- Elektr jihozlari uchun 4H-SIC va 6H-SIC kristallarini ishlab chiqaradi.

- dopingga (masalan, N-tur uchun azot, p-tur uchun alyuminiy).

Qiyinchiliklar:

- sekin o'sish sur'atlari (soatiga 0,2-2 mm).

- kremniy bilan solishtirganda yuqori nuqson zichligi.

3. Kimyoviy bug 'tushirilishi (CVD)

CVD konlari Ultra-pure sic qatlamlari grafit yoki kremniy kabi substratlardagi qatlamlarga.

Zinapoyalar:

1. Gazni tanishtirish: Silman (Sih₄) va metan (ch₄) vakuum kamerasiga beriladi.

2. Issiqlik parchalanishi: 1,200-1,600 ° C da gazlar Substratda SIC shakliga ta'sir qiladi:

SIH ₄+ Ch ₄→ Sic + 4H₂

3. Qatlam qalinligi nazorati: jarayon davomiyligi qoplama qalinligini (1-100 mkm) belgilaydi.

Arizalar:

- turbinalar pichoqlari uchun himoya qoplamalari.

- kosmik teleskoplar uchun oyna substratlari.

Silikon karbididagi zamonaviy innovatsiyalar

AI-duruktiv jarayoni optimallashtirish

Haroratni boshqarish: Mashinani o'rganish algoritmlari real vaqt rejimida pechning parametrlarini sozlash, energiyadan foydalanish 15% ga kamayadi.

- Kamchiliklarni aniqlash: kompyuterni ko'rish tizimlari PVT o'sishi davrida kristalli kamchiliklarni 30% ga oshiradi.

Katta pechning texnologiyasi

- 10 metrgacha bo'lgan Acheson pechkasini ajratish 2600% miqdorida mahsulot ishlab chiqarishni ko'paytiradi.

- Avtomatlashtirilgan zaryadlash tizimlari mehnat xarajatlari va ifloslanish xavfini kamaytiradi.

Qayta ishlash va barqarorlik

- Acheson reaktorlaridan olingan KO va rasmiyatchilik kislotasi olinadi.

- Valferni kesishdan iborat skafqasi o'chg'i tushgan g'isht uchun qaytariladi.

Massa ishlab chiqarilgan kremniy karbinining arizalari

Sanoat-ko'lamli ishlab chiqarishda muammolar

1. Energiya xarajatlari: SIK ishlab chiqarish xarajatlarining 60 foizi elektr energiyasidan kelib chiqadi.

2. Kristal nuqsonlari: Pvt-ulug 'wafers-da dislokatsiyalar qurilma hosildorligini cheklaydi.

3. Grafit ta'minoti: Yuqori poklik grafitining 80 foizi Xitoydan, etkazib berish zanjiri xavfini yaratadi.

Kelajakdagi tendentsiyalar

- 8 dyuymli moddani asrab olish: 150 mm dan 200 mm gacha o'tish uchun o'tish chip xarajatlarini 35 foizga qisqartirishi mumkin.

- Suyuq fazali epitaxy: rivojlanayotgan texnikalar 1,800 ° C da kamchiliksiz sik qatlamlari.

Xulosa

Silikon varaqasi ommaviy ishlab chiqarish Artilanal partiyaviy jarayonlardan tortib to abraziv grit va kamsituvchilarning nodavlat 1 megagartlarini etkazib berishga qodir. Qayta tiklanadigan energiya va elektr transport vositalari talabga talab, ishlab chiqaruvchilar har yili kristalli o'sish texnikasini, sanoatni qabul qilishning 4.0 texnologiyalari va xom ashyo materiallarini qayta ishlash uchun 4 milliard dollar sarflaydilar. Issiqlik, elektrik va mexanik xususiyatlar kombinatsiyasi bilan, SICK stendlari bilan kvantdagi sanoat inqilobini giperik aviatsiyani hisoblash uchun ishlamoqda.

TSS

1. Nega kremniy karberi elektr energiyasini kremniydan afzal ko'radi?

SIC ning kengroq tasma-gang (3.3 eV va 1.1 ev.) yuqori harorat va kuchlanishlarda operatsiyani energiya yo'qotishlarini 70% ga kamaytirishga imkon beradi.

2. Pvt-dan foydalanib, bitta Sik kristalini o'stirish uchun qancha vaqt ketadi?

1 soat davomida 150 mm diametri 2,200 ° C dan 7-10 kun davomida uzluksiz o'sishni talab qiladi.

3

Axeson pechlarining taxminan 75% va metallurgiya-navining 40 foizi Axeson pechlariga tayanadi.

4. Silikon karbin qayta ishlanishi mumkinmi?

Ha, Siqni silliqlash g'ildiraklarining 90% gacha pasayish yoki magnitli ajratish orqali yo'lga chidamli materiallar yoki yo'l abraziyasini qayta ishlamoqda.

5. Yarimo'tkazgichlarda asrab olish uchun asosiy to'siq nima?

To'plar kristalli o'sish va hosildorlik tufayli demoponning 5-8 baravar yuqori bo'lib qolmoqda, ammo narxlar yiliga nisbatan 15 foizga tushadi.